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1、基于无线传感网络的温度监控系统的设计摘 要温度与日常生产生活息息相关，在很多情况下都要对温度信息进行采集监测。本文在无线传感器网络相关理论的基础上，结合单片机、集成传感器、无线收发等知识研究设计一种温度采集监测系统，包括系统方案的确定、各模块硬软件设计。系统能实现多节点温度的实时检测，并能通过无线收发将采集的温度信息发送到终端用户，实现在终端监测界面的动态监测，终端用户还可以通过无线收发发送控制信息，实现对温度的控制，在一定程度上能实现自动控制并克服传输距离的问题，具有广阔的应用前景。针对无线通信在测控领域的优越性, 基于无线射频收发模块PTR8000, 采用分层结构, 利用特殊的通信协议实现
2、了一种传输可靠、扩展方便、使用灵活的无线数据通信系统。介绍了无线射频模块PTR8000 的结构、工作模式、射频收发流程以及片内SPI 接口的配置, 在此基础上分析了系统的硬件设计和软件设计。本文采用以nRF905无线收发芯片为核心的PTR8000串口通信模块, 通过AT89S52单片机来配置nRF905的SPI接口, 控制其工作方式, 实现了一种短距离无线数传系统。该系统具有抗干扰性强, 配置简单、调整方便的特点, 在无线遥控、工业控制等方面具有广阔的应用前景。关键词:无线传感网络 ，DS18B20温度芯片，PTR8000，AT89S52单片机 Design of Temperature Mo
3、nitoring System Based on Wireless Sensor NetworkAbstractTemperature and humidity are closely related with the daily production and life, and in many circumstances we need to collect and monitor the temperature. This paper tries to design a temperature monitoring system, including system identificati
4、on program, the module hardware and soft- ware design, basing on the theory of wireless sensor networks and knowledge of microcontroller, integrated sensors, wireless transceivers. This system can achieve real-time temperature testing, and can send temperature information to end-users to realize the
5、 dynamic monitoring of the terminal monitoring interface through the wireless transceiver. End users can also send control information through wireless transceiver to control the temperature. To a certain extent, this system can achieve automatic control and overcome the distance problem, having a b
6、road application prospectBe aimed at the advantage of wireless communication in the field of measurement and control, based on radio frequency transceiver PTR8000, adopting stratified structure, using special communication protocol, achieves a wireless data transmission system that is reliable to tr
7、ansmit, convenient to expand, and flexible to use. This paper introduces the structure of wireless RF transceiver PTR8000, and its operation process, SPI interface configuration, then analyzes DS18B20 hardware and software design of the system. This paper presented a new short range wireless data tr
8、ansmission system which adopted PRT8000 serial communication module based on transceiver chip nRF905 . Its operation mode and SPI interface are controlled by single chip microprocessor AT89S52. It has merits of high performance of jamming, easy deployment and simple adjustment which has wide applica
9、tion in wireless remote control and industry control field.Keywords：Wireless Sensor Network , DS18B20 Temperature Chip , PTR8000 , AT89S52 Monolithic Integrated Circuit目 录引言1第1章 绪 论21.1 课题的背景与意义21.2 基于无线传感网络的研究内容2第2章 总体方案的设计32.1 温度采集方案设计32.2 无线接收发方案的设计32.3 显示部分的方案设计42.4 主控单元的方案设计4第3章 硬件系统的设计与实现53.1
10、温度采集模块53.1.1 DS18B20介绍53.1.2单总线介绍73.2 无线收发模块83.2.2 PTR8000简介93.2.3 PTR8000的工作过程113.2.4 PTR8000的编程过程133.3 LCD显示模块143.3.1字符型液晶显示模块153.3.2字符型液晶显示模块引脚153.4 主控制单元的设计163.4.1单片机的选型163.4.2电源电路设计183.4.3 AT89S52复位电路设计193.4.4晶振电路设计20第4章 软件部分的设计与实现214.1 温度检测模块的软件设计214.1.1温度数据的发送流程图214.1.2温度数据的处理方法224.2 发射模块的软件设
11、计224.2.1 PTR8000发射程序设计224.2.2 PTR8000发射及接收过程23结论与展望24致 谢25参考文献26附录A 基于无线传感网络的温度监控系统的原理图27附录B 一篇引用的外文文献及其译文28附录C 主要参考文献的题录及摘要34附录D 源程序36插图清单图2.1系统设计框图3图3.1 DS18B20方框图5图3.2复位时序6图3.3写时隙的时序7图3.4 DS18B20引脚图7图3.5单总线原理图7图3.6 PTR8000引脚图10图3.7发射时序图13图3.8接收时序图14图3.9单片机与PTR8000的通信电路14图3.10显示模块电路图16图3.11电源部分连线图
12、19图3.12上电复位电路连接图19图3.14晶振电路原理图20图4.1读温度流程21图4.2发射模块软件流程图23图4.3接收模块软件流程图23插表清单表3-1分辨率关系表5表3-2 DS18B20存储器6表3-3命令表6表3-4芯片的比较和选择8表3-5 PTR8000基本电气特性9表3-6 PTR8000的引脚说明10表3-7四种控制模式10表3-8 SPI指令配置11表3-9 RF配置寄存器RF-Configuration-Register说11表3-10重要的时序数据在PTR8000工作时必须遵守下面的时序12表3-11字符型液晶显示模块引脚15表3-12单片机P3.0管脚含义18表
13、4-1小数部分二进制与十进制的近似对应关系22引言温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,又由于近年来,数字家庭、无线通信、无线控制、无线定位、无线组网和移动连接等词语的频频映入我们的眼帘，灌入我们的耳朵。正是由于IT产业的高速发展、网络的普及、产品的智能化以及单片机强有力的功能拓展，才使得它们逐渐来到我们的身边，进入我们的生活。日益相关的信息报道足以预测这些新技术必将具有强大生命力和广阔的市场前景。本设计在无线传输技术的基础上，提出了系统的最终设计方案，完成了硬件电路的设计和程序的编写，最后完成对整个网络系统的搭建数据分析。以下是本文的主要工作以及论文的组织结构。第1章:绪论。主要阐述该课
14、题研究的背景和国内外的现状及意义，并说明了本文具体设计的内容。第2章:主要介绍了系统各模块的方案比较与选择。第3章:硬件设计。主要描述了利用无线传输芯片、温度采集芯片和单片机来解决温度监控系统的方案，包括温度采集模块、无线传输模块、主控模块、外围电路以及LCD显示电路的设计。第4章:软件设计。主要采用C语言来编写程序，其中包括流程图的绘制以及各子程序的分析。第5章:系统性能测试。为分析无线通信模块的性能是否满足系统需求，针对无线通信的通信距离、数据传输速率和数据传输延时几个性能指标进行了测试。最后是结论与展望。本章主要是从以上的论文分析得出的本文设计的结论，最后对本课题的前景进行了展望，提出新
15、的设计思路与方向。第1章 绪 论1.1 课题的背景与意义随着社会的进步和生产的需要，利用无线传输技术对温度数据进行传送的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落，温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。 在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，工作人员可以在这里将控制指令传输给现场执行模块进行各种操作。这样就会产生数据传输问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而且，当数据采集点处于运动状
16、态、所处的环境不允许或无法铺设电缆时，数据甚至无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。 在日常生活中，随着人们生活水平的提高，居住条件也逐渐变得智能化。如今很多家庭都会安装室内温度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术采集室内温度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作，自动调节室内温度湿度，可以更好地改善人们的居住环境。 以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种温度采集系统已经被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域，而且类似于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。因此，对于如何利用无线通信技术进行数据采集，尤其是如
17、何提高无线数据采集的精度等课题的研究就变得非常的有意义1.2 基于无线传感网络的研究内容本课题主要研究了无线传输技术在整个系统中所起的作用，对温度传感器的选择，主控单元的设计以及一些外围电路的设计，使之各分模块能更好的融入整个系统，使系统更协调的工作，同时考虑了方案的可行性、可靠性及经济性。系统的无线收发模块采用了nRF905射频芯片，并有低功耗单片机AT89S52控制实现短距离无线数据通信。该接口设计具有成本低、功耗低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠等特点。整个系统有发送和接收二部分，通过nRF905无线数据通信收发模块来实现无线数据传输。发送部分以单片机AT89S52为核心，使用
18、温度转换芯片DS18B20实时采集温度数据。将采集的温度数据无线传送给接收部分，然后再在数码管上显示。本系统的核心控制芯片选用的是AT89S52。在完成课题的过程中要做到以下几点：（1）明确系统功能，完成系统功能模块划分；（2）在系统需求及设计技术指标的要求下，对整个系统的实现提出具体的设计方案；（3）在方案设计的基础上，结合技术指标及实现的难易程度，确定测温系统的实现方案及所用的各种软硬件环境，包括器件的选型；完成现场控制单元的硬件原理设计第2章 总体方案的设计针对题目要求，经过分析，系统主要包括温度传感器、无线收发模块、由单片机作为控制器的控制模块、显示模块及驱动模块。系统的设计框图如图1
19、.1：图2.1系统设计框图2.1 温度采集方案设计温度采集模块是系统设计的重点之一，直接影响整个系统对环境温度变化的反应速度、采集准确度以及精度等指标。【方案一】：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。【方案二】：采用单片模拟量的温度传感器，比如AD590,LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使得测温装置的结构较复杂。另外，这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。【方案三】：采用数
20、字温度传感器DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线性度较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89S52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大，且由于AT89S52可以带多个DSB1820，因此可以非常容易实现多点测量。轻松的组建传感器网络。采用温度芯片DS18B20测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分
21、功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。2.2 无线接收发方案的设计无线接收发射是系统设计的重点之一，它是连接监测端和被监测端的桥梁。无线模块对环境比较敏感，同时，无线模块的功耗、传输距离也是影响系统可用度的一个因素。所以必须选用能自己检测传输错误，并且功耗较小、传输距离长的无线模块。【方案一】采用nRF 401无线收发芯片。具有体积小、功耗低、发射电流小、抗干扰能力强、发射速率高等特点，同时自带CRC检测，传输距离可达300
22、m。【方案二】采用PRT8000进行温度的发送和接收，该方案具有模块体积超小型，超低功耗，高速率，抗干扰能力强，开阔地时的使用距离最远可达1000米。所以采用方案二。 2.3 显示部分的方案设计【方案一】采用LCD液晶显示屏，它是以若干个510点阵块组成，能显示英文字符和数字。具有低功耗、长寿命、高可靠性、清晰、体积小等特点。【方案二】采用LED八段显示器。虽然LED具有原理简单、显示快速等特点。但是它不能显示英文字符，如果使用锁存方式显示，增加了电路难度。不使用锁存方式则增加了控制的难度。所以采用方案一。2.4 主控单元的方案设计AT89S52 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内
23、含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计
24、数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。第3章 硬件系统的设计与实现3.1 温度采集模块3.1.1 DS18B20介绍温度芯片DS18B20是Dallas公司生产的单线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式。测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内，精度为0.5。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。由于每一个DS18B20都有唯一系列号，因此多个DS18B
25、20可以存在同一条单总线上。这允许许多不同地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HAVC环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监控和控制中的温度检测等。DS18B20的内部结构如图3.1所示。图3.1 DS18B20方框图DS18B20有4个主要的数据部件：A、64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。B、温度灵敏元件。C、非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。D、配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。其中R0、R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时
26、R0、R1置为缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。表3-1分辨率关系表R0R1分辨率/bit最大转换时间/us00993.750110187.510113751112750高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表3-1所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表3-1所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表3-2 DS18B20存储器温
27、度LSB温度MSBTHTL保留保留计数寄存器计数寄存器8位CRCDS18B20的工作时序DS18B20严格遵循单总线协议，工作时，主机先发一复位脉冲，使总线上的所有DS18B20都被复位，接着发送ROM操作指令，使序列号编码匹配的DS18B20被激活，准备接受下面的RAM访问指令。RAM访问指令控制选中的DS18B20工作状态，完成整个温度转换，读取等工作。在ROM命令发送之前,RAM命令不起作用。表3-3列出了所有操作命令。表3-3命令表ROM命令RAM命令33H读ROM4EH写RAM55H匹配ROMBEH读RAMCCH忽略ROM48H拷贝RAMF0H查找ROM44H温度转化ECH警报查找B
28、8H拷贝触发器B4H读供电方式DS18B20对时序及电特性参数要求较高，必须严格按照DS18B20的时序要求去操作。它的数据读写主要由主机读写特定的时间片来完成，包括复位（初始化）、读时间片和写时间片。1 、复位时序使用DS18B20时,首先需将其复位,然后才能执行其它命令。复位时,主机将数据线拉为低电平并保持480us960us,然后释放数据线,再由上拉电阻将数据线拉高15us60us,等待DS18B20发出存在脉冲,存在脉冲有效时间为60us240us，这样，就完成了复位操作。其复位时序如图3.5所示。图3.2复位时序2 、“写”时序 在主机对DS18B20写数据时,先将数据线置为高电平,
29、再变为低电平,该低电平应大于1us。在数据线变为低电平后15us内,根据写“1”或写“0”使数据线变高或继续为低。DS18B20将在数据线变成低电平后15us60us内对数据线进行采样。要求写入DS18B20的数据持续时间应大于60us而小于120us,两次写数据之间的时间间隔应大于1us。写时隙的时序如图3.6所示。“读”时序机理类似，不再赘述。 图3.3写时隙的时序DS18B20芯片封装图（图3.4）及引脚定义。图3.4 DS18B20引脚图(1)DQ为单数据总线，是数字信号输入/输出端； (2)GND为电源地； (3)VDD为外接供电电源3.1.2单总线介绍1WIRE BUS单总线是Ma
30、xim全资子公司Dallas的一项专有技术。与目前多数标准串行数据通信方式,如SPI/ IIC/ MICROWIRE不同,它采用单根信号线,既传输时钟,又传输数据,而且数据传输是双向的。它具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉的作用。电路如图：图3.5单总线原理图3.2 无线收发模块根据本设计的要求，为实现单片机和PC机之间的无线数据传输，首先需要选择合适的无线收发的器件或者是模块，其次需要了解该器件或者是模块如何与单片机以及PC机连接。3.2.1无线收发芯片的选择由于无线收发芯片的种
31、类和数量比较多，如何在设计中选择所需要的芯片非常关键。正确的选择可以使开发工作少走弯路，以下几点是在选择芯片或者模块时所需要注意的问题：1）收发芯片数据传输的编码方式采用曼彻斯特编码的芯片，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据的传输效率，一般仅能达到标称速率的1/3。而采用串口传输的芯片，如nRF401系列的芯片，应用及编程非常简单，传送的效率很高，标称速率就是实际速率，因为串口的编程相对简单，编程开发工作也很方便。2) 外围元件数量芯片外围元件的数量决定了模块的体积和重量，以及整个系统的复杂性，因此应该选择外围元件少的收发芯片。这方面nRF4
32、01是一个较为理想的选择。外围元件仅10个左右，无需声波滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4MHz晶体收发天线合一。3) 功耗由于无线收发芯片是应用在测控系统上，因此功耗非常重要，应该根据需要选择综合功耗较小的模块。4) 发射功率在同等条件下，为了保证有效和可靠的通信，应该选用发射功率较高的产品。5) 收发芯片的封装和管脚数较少的引脚以及较小的封装，有利于减少PCB面积。nRF401仅20脚，是管脚和体积最小的。表3-4芯片的比较和选择BrandnRF401NordicnRF905RF2915RFMDXC1201XemicsCC400ChipCon工作电压1.75.25V1.9
33、3.6V2.45.0V2.45.5V2.73.3V数据可否直接接单片机串口使用曼彻斯特编码可直接接单片机串口使用，数据无需曼彻斯特编码，效率高可直接接单片机串口使用，数据无需曼彻斯特编码，效率高不能直接接单片机串口，数据需要进行曼彻斯特编码，效率低不能直接接单片机串口，数据需要进行曼彻斯特编码，效率低不能直接接单片机串口，数据需要进行曼彻斯特编码，效率低最大输出功率+10dBm+10dBm+5dBm+5dBm+14dBm速率20kbit/s50kbit/s9.6kbit/s64kbit/s9.6kbit/s需要外接天线的数量11121外围元件数量约10个约10个约50个两根天线约20个，一根天
34、线约35个25个从表3-4中芯片的对比可以看出，目前较为流行的无线收发芯片中，无论是从使用的方便性、传输速度还是输出功率等各个方面，nRF401以及nRF905都是较为理想的无线数传芯片，而PTR2000是一款基于nRF401芯片的无线数据收发模块，PTR8000是一款基于nRF905的无线数据收发模块。3.2.2 PTR8000简介PTR8000是以挪威Nordic公司的nRF905芯片为核心的无线收发模块。模块工作在433/868/915MHz 无线频段, 属于国际开放的ISM频段, 无需向专业部门申请使用许可。PTR8000内置环形天线, 最大发射功率为+10dBm,采用高抗干扰的GFS
35、K调制, 数据传输速率为50Kbps, 具备独特的载波检测输出CD、地址匹配输出AD、数据就绪输出DR, 自动产生前导码和CRC,使用SPI接口与MCU通信。PTR8000工作电压为1.93.6V,功率很低, 发射电流11mA, 接收电流为12.5mA, 待机电流2.5A。PTR8000传输数据时为非实时方式, 即发送端发送数据, 接收端将接收到的数据先暂存与nRF905芯片的存储器内, 需要时MCU再从芯片中读取。PTR8000芯片专为点对多点无线通信设计，内置数据协议和CRC检错，无乱码输出，载波监测输出，点对多点通信硬件控制，全面升级替代PTR2000系列无线模块。1.PTR8000芯片
36、的产品特性如下所示：1) 430/868/915Mhz高性能嵌入式无线模块，多频道多频段，1.93.6V低电压工作，待机功耗2A；2) 超小体积，内置环形天线，性能稳定且不受外界影响，对电源不敏感，距离更远；3) 最大发射功率+10dBm，高抗干扰GFSK调制，可跳频，数据速率50Kbps，独特的载波监测输出，地址匹配输出，数据就绪输出；4) 内置完整的通信协议和CRC，只需通过SPI即可完成所有的无线收发传输，无线通信如同SPI通信一样方便；PTR8000的应用领域为：遥控、遥测、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火
37、系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、信息家电、无线232、无线422/485数据通信等。2.PTR8000基本电气特性表3-5 PTR8000基本电气特性参数数值单位工作电压1.93.6V最大发射功率10dBm最大数据传输率（曼彻斯特编码）100Kbps输出功率为-10dBm时工作电流11mA接收模式时工作电流12.5mA温度范围-40+85典型灵敏度-100dBm掉电模式时工作电流2.5A3.PTR8000的硬件接口及管脚功能如图3-6所示，为PTR8000的用户接口，表3-6为PTR8000的引脚说明，用户接口由10个数字输入/输出I/O组成，按照工作可分三组：1)
38、 模式控制该接口由TRX_CE，TX_EN，PWR组成，控制PTR8000的四种工作模式：掉电和SPI编程模式；待机和SPI编程模式；发射模式；接收模式；各种模式的控制模式表。图3.6 PTR8000引脚图表3-6 PTR8000的引脚说明管脚功能方向Pin1VCC正电源1.93.6V输入IPin2TX_ENTX_EN=“1”发射模式，TX_EN=“0”接收模式IPin3TRX_CE使能发射/接收模式（区别于配置模式）IPin4PWRPower down模式IPin5UCLK时钟分频输出OPin6CD载波检测输出OPin7AM地址匹配输出OPin8DR数据就绪输出OPin9MISOSPI输出O
39、Pin10MOSISPI输入IPin11SCKSPI时钟IPin12CSNSPI使能，低有效IPin13GND电源地Pin14GND电源地表3-7四种控制模式PWRTRX_CETX_EN工作模式0XX掉电和SPI编程模式10X待机和SPI编程模式110接收111发射说明：待机模式下功耗约为，此时发射/接收电路均关闭，只有SPI接口工作；40A掉电模式下功耗约为，此时所有电路关闭，进入最省电状态；2.5A在待机和掉电模式下PTR8000均不能接收、发射数据，可以进行配置2) SPI接口SPI接口SCK、MISO、MOSI以及CSN组成：（1）在配置模式下，单片机通过SPI接口配置PTR8000的
40、工作参数；（2）在发射/接收模式下，单片机SPI接口发送和接收数据。3) 状态输出接口提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。3.2.3 PTR8000的工作过程上电后CPU首先对PTR8000模块进行配置。先将PWR、TX_EN、TRX_CE设为配置模式，通过SPI把配置字写入相应的寄存器。在掉电和待机模式下，配置内容仍然有效，只有当电源撤除了之后PTR8000中的数据才会丢失。当CPU有数据要发射时，首先把PWR、TX_EN置高，然后把接收节点地址和有效数据通过SPI先写入PTR8000，再通过TRX_CE的一个上升沿来启动传输。之后PTR8000内部要进行无线系统加电、
41、数据打包和编码发射等处理。当TRX_CE为低时，PTR8000结束数据传输并自动进入待机模式。接收数据时，首先要通过把TRX_CE置高、TX_EN置低来使PTR8000进入接收模式。模块等待650us后检测空中的信息。如果发现与接收频率一致的载波时，载波检测(CD)输出高电平。如果接收到地址于本机地址一致时，地址匹配(AM)输出高电平。如果接收到的数据包校验正确，是有效数据包时，PTR8000会去掉前导码、地址和CRC校验位，然后把数据准备就绪(DR)置为高电平。CPU可以通过SPI接口读出数据，数据读出后，AM和DR自动变为低电平。PTR8000的SPI配置用于SPI 接口的有用命令见下表当
42、CSN 为低时SPI 接口开始等待一条指令任何一条新指令均由CSN 的由高到低的转换开始。表3-8 SPI指令配置SPI 串行接口指令指令名称指令格式操作W_CONFIG(WC)0000AAAA写配置寄存器AAAA指出写操作的开始字节，字节数量取决于AAAA指出的开始地址R_CONFIG(RC)0001AAAA读配置寄存器AAAA指出读操作的开始字节，字节数量取决于AAAA指出的开始地址W_TX_PAYLOAD(WTP)00100000写TX有效数据1-32字节写操作全部从字节0开始R_TX_PAYLOAD(RTP)00100001读TX有效数据1-32字节读操作全部从字节0开始W_TX_AD
43、DRESS(WTA)00100010写TX地址1-4字节写操作全部从字节0开始R_TX_ADDRESS(RTA)00100011读TX地址1-4字节读操作全部从字节0开始R_RX_PAYLOAD(RRP)00100100读RX有效数据1-32字节读操作全部从字节0开始CHANNEL_CONFIG(CC)1000pphccccccccc快速设置配置寄存器中CH_NO,HFREQ_PLL和PA_PWR的专用命令CH_NO=ccccccccc 表3-9 RF配置寄存器RF-Configuration-Register说参数位宽说明CH_NO9同HFREQ_PLL一起设置中心频率（默认值=001101
44、100b=180d）FRF=(422.4+CH_NOd/10)*(1+HFREQ_PLLd)MHZHFREQ_ PLL1设置PLL在433或868/915MHZ模式默认值=00-器件工作在433MHZ频段1-器件工作在868/915MHZ频段PA_PWR2输出功率默认值=0000 -10dBm 01 -2dBm10 +6dBm 11 +10dBmRX_RED_PWR1降低接收模式电流消耗至1.6mA灵敏度降低默认值=0 0 -正常模式 1 -低功耗模式AUTO_RETRAN1重发数据如果TX寄存器的TRX_CE和TX_EN 被设置为高默认值=00-不重发数据 1-重发数据包RX_AWF3RX地
45、址宽度默认值=100001 -1字节RX地址宽度100 -4字节RX地址宽度TX_AWF3TX地址宽度默认值=100001 -1字节TX地址宽度100 -4字节TX地址宽度RX_PW6RX接收有效数据宽度默认值=100000000001 -1字节RX有效数据宽度000010 -2字节RX有效数据宽度100000 -32字节RX有效数据宽度TX_PW6TX有效数据宽度默认值=100000000001 -1 字节TX 有效数据宽度000010 -2 字节TX 有效数据宽度100000 -32 字节TX 有效数据宽度RX_ADDRESS32RX 地址使用字节依赖于RX_AFW 默认值=E7E7E7E7hUP_CLK_FREQ2输出时钟频率默认值=1100 -4MHZ 01 -2MHZ10 -1MHZ 11 -500KHZUP_CLK_EN1输出时钟使能默认值=10 -没有外部时钟 1 -外部时钟信号使能XOF3晶体振荡器频率默认值=100011 -16MHZCRC_EN1CRC校验允许默认值=10 -不允许 1 -允许CRC
